[发明专利]镁合金复合表面防护处理设备及方法有效

专利信息
申请号: 201410343474.6 申请日: 2014-07-18
公开(公告)号: CN104109894A 公开(公告)日: 2014-10-22
发明(设计)人: 李子炯;运高谦;石开;常同钦;代海洋 申请(专利权)人: 郑州轻工业学院
主分类号: C25D11/30 分类号: C25D11/30;B24B31/06
代理公司: 郑州优盾知识产权代理有限公司 41125 代理人: 张绍琳;孙诗雨
地址: 450002*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 镁合金 复合 表面 防护 处理 设备 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种镁合金表面处理技术领域的设备及方法,具体涉及一种镁合金复合表面防护处理的设备及方法。

背景技术

镁合金材料由于其优异的物理、化学、机械性能以及比重轻、比强度和比刚度高、导热导电性能好等特点而在航空航天和汽车等领域具有较好的应用前景。不过,镁的电化学稳定性低,标准平衡电位很负,耐蚀性较差,制约了其发挥应有的优势,因此,镁合金产品在使用前必须对其进行表面防护处理才能满足使用环境的要求。在众多的镁合金表面防护处理方法中,阳极氧化方法是性能和应用效果较好且具有市场竞争力的重要方法之一。将需要进行阳极氧化的试样连接直流电源的正端作阳极,另一种不起反应的金属连接直流(D.C.)电源的负端作阴极浸入适当的电解液中,当电流通过电解质溶液时,负电荷离子向阳极移动并在阳极放电,该过程伴随原子氧的产生并形成氧化物薄膜。氧化物薄膜改变了试样表面状态和性能,如表面着色,提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度,保护试样表面等。例如镁阳极氧化,将镁及其合金置于相应电解液(如硫酸、铬酸、草酸等)中作为阳极,在特定条件和外加电流作用下,进行电解。阳极的镁或其合金氧化,表面上形成氧化镁薄层,其厚度为5~30微米,硬质阳极氧化膜可达25~150微米,提高了其硬度、耐磨性、耐热性、和绝缘性,增强了抗腐蚀性能。阳极氧化工艺现在可以采用直流(D.C.)、交流(A.C.)或者交流和直流的叠加(A.C + D.C)以及脉冲电流(P.C.)。在阴极上仅有的重要反应是产生氢气,金属阳极被消耗并且转化成自身的一种氧化物涂层,该涂层从金属靠近溶液的一边开始形成附着在金属上,氧化物陶瓷层中的金属离子产生于金属,氧气产生于水电解质溶液中的阳极反应。实验测定所产生的等离子体温度约为7000℃,在该等离子体温度下,氧化物陶瓷是液态的,在靠近金属的一边,产生等离子体的时间足以让熔融的氧化物陶瓷产生适当地收缩,从而形成一种具有孔隙的烧结氧化物陶瓷层。在靠近电解质溶液的一边,熔融的氧化物陶瓷被电解质溶液迅速冷却,正在逸出的气体,尤其是氧气和水蒸气,使形成的氧化物陶瓷层具有通过毛细管相连的网孔结构。但在对镁合金进行阳极氧化处理时,试样(特别是圆棒状试样)表面状态的均匀性是衡量阳极氧化效果的重要指标,直接关系着阳极氧化处理后的耐腐蚀性能,如何提高阳极氧化的均匀性是工业界迫切需要解决的一个难题。

申请号为200510085466.7、公告号为CN1724719A的专利公开了一种溶胶作用下的镁合金基体表面阳极氧化处理方法,采用将溶胶-凝胶这种常规用于制备粉体、薄膜涂层材料的工艺引入到镁合金的表面阳极氧化处理上,选择了一种与硅溶胶具有良好相溶性能的镁合金阳极氧化基础溶液,利用溶胶颗粒在镁合金基体表面的吸附作用,以及镁合金阳极氧化过程中特有的火花现象产生的大量热量将溶胶颗粒固化,最终与阳极氧化本身产物一同在镁合金表面形成了一层阳极氧化复合膜层,该阳极氧化复合膜层的硬度高,绝缘性能好,具有较好的耐腐蚀性能,其不足之处是:阳极氧化在提高镁合金耐蚀性能的同时,也在其表面引入残余拉应力,损伤镁合金的疲劳性能;同时,该专利也未指出如何对圆棒状试样进行阳极氧化处理,以保证试样获得较高的阳极氧化均匀性。另外,A.J. Eifert等在《Scripta Materialia》(材料快报)1999年第8期929-935页上发表的Influence of anodization on the fatigue life of WE43A-T6 magnesium(阳极氧化处理对WE43A-T6镁合金疲劳寿命的影响)公开了阳极氧化对WE43A-T6镁合金疲劳寿命的影响,结果表明,阳极氧化使WE43A镁合金的高周疲劳强度降低了10%。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对镁合金阳极氧化造成疲劳强度降低的问题,提供一种镁合金复合表面防护处理设备及方法,在镁合金阳极氧化的同时进行了表面机械研磨,其中阳极氧化在镁合金表面形成涂层以提高镁合金的耐蚀性能,同时表面机械研磨引入的压应力可以抵消阳极氧化产生的拉应力,从而降低阳极氧化对镁合金疲劳性能的损伤。

为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:一种镁合金复合表面防护处理设备,包括阳极氧化装置,所述阳极氧化装置包括电解槽,电解槽内充满电解液,电解槽内设有正电极和负电极,正电极和负电极通过电源相连接,本发明的镁合金复合表面防护处理设备还包括镁合金试样旋转装置和表面机械研磨装置。

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